试析氧化铝粉粒度及粒度分布的工艺控制

    摘 要：本文主要通过一次煅烧工艺与二次煅烧工艺的分析对比，脱水和转向分离工艺的处理方式来制作一系列的样本，从而尝试寻找氧化铝粉粒度与粒度分布的影响要素，从而总结出了含水率、煅烧制度和粉碎工序这三个影响因素。通过对上述实验的研究，可以寻求处理工艺的新思路，从而寻找更加适合氧化铝粉规模化生产的途径与工艺手段，并改善氧化铝粒度的分布，从而提高其工艺质量与生产程序效率。

    关键词：氧化铝粉;粒度;粒度分布;工艺控制

    一般情况下，前驱粉体的制备工艺是影响氧化铝产品粒度分布的决定性因素之一。再有机醇盐解法的反应实验中可以看出前驱体对氢氧化铝生产工序的影响，并且其均相沉淀也受到了融离子浓度的涨落而对粒度分布造成了变化。因此对于上述所描述的原因其表现出的性能缺陷，是目前粉体材料研究的一个难题。

    1 实验原料

    本实验所采用来所生产的氢氧化铝粉，在潮湿状态下经过低温干燥处理并最后流化床粉碎而形成氢氧化铝粉，铝粉的粒度与粒度分布。

    2 实验方法

    本实验所采用的实验办法是通过氢氧化铝粉的处理工艺入手，并且通过一次煅烧工艺以及二次煅烧工艺，再使粉碎工艺变成变量而观察出整个氧化铝粉粒度及粒度分布的问题，并提出解决的策略[1]。

    本实验所采用的隧道窑规格为145000mm/240mm/300mm，并在准备阶段进行了热处理，使其的升温速率达到了5℃/min。本实验所选用的仪器为北京海任罗佳仪器有限公司所产出的LS-POP激光粒度仪，并且对上述的样品进行了粒度的实验对比与分析，其方案具体见表格1所示。

    3 实验结果与分析

    3.1 粒度控制分析

    从上述所进行的实验数据结果分析，通过工艺1与2所采取的样品粒度均和初始原料的选择没有关系，在工艺2的D50通过了温度处理再通过气流磨粉碎则有着直接的关系，并且在工艺3中我们可以看到样品粒度和原料D501的关系更为密切，这也就能够证明热力学动力学原理的正确性，但是其两种粒度的具体数值仍有很大的差距。从XRD分析来看，应当使氧化铝的过渡相态。具体的过程应当是保证热处理条件一致，在这一条件下可以发生相变，因此氧化铝的相变要比氢氧化铝更早。从而得出结论，在保温时间一致下，工艺2的团聚及晶粒長大几率更高。另外值得一提的是，工艺3的粒度长大情况比较明显，原料粒度增大将会促使粒度增大速率的下降，这从热力学原理中可见一斑。

    3.2 粒度分布控制分析

    粉体粒度比值越大，那么也就证明粉体的分布越狭窄，因此其实用性也是更好的。从表3的实验结果来看，工艺1的氧化铝粒度分布比较差，其比值没有超过0.4，而通过样品3与样品2的样品其分布则更加优秀，并且比值超过了0.5，这一作用机理明显是选择同一种工艺所产生的，通过预处理后进行脱水和脱除结晶水，从而降低毛细管的吸附晶桥与氢键的作用，从而避免粉体颗粒发生团聚。而其他的试验样品在未经过粉碎处理的情况下，能够增大粉体粒子间的距离，主要是其以自然堆积的形态进行坩埚，使粉体粒子距离变大，从而避免团聚，另外也可能是结晶水在煅烧中变化为水蒸气，而气相的发生则保证了粒子的分散性，从而也解释了工艺2在高温煅烧中仍然团聚的现象。

    工艺3下的样品粒度分布存在一定的不同，在3-4um下的D501原料的粒子分布程度是最好的，并且它的分布曲线峰值也更加尖锐。在2#-3-2与3#-3和4#-3这三个实验中我们能发现其粒度分布的变化恰好相反，而发生这一现象的原因则可以归结到原料选用上，其原料所用的质地比较细，造成相变时其细颗粒在达成晶核下出现了形核的变化，同时在保温温度与时间不足以制成的情况下，晶粒的成长不能消耗掉足够的晶核，从而使样品分布变差。而如果原料的粒度比较大的话，那么在相变情况下只有粒度非常小的细粉才能形成核，从而在晶体成长过程中而被消耗一空，导致细粉量较原料相比有很大的差距。

    4 结束语

    通过一次煅烧与二次煅烧工艺，转相分离和脱水工艺进行处理，从而选区氧化铝粒度与粒度分布最佳的工艺为脱水与转相分离工艺，通过控制D501或D5011，并且采取恰当的煅烧制度能够有效控制产品粒度。

    参考文献：

    [1]罗祎格，胡继林，罗金秋等.氧化铝粉末的球磨工艺及其烧结性能研究[J].中国陶瓷，2017，67（02）：39-40.

    作者简介：于会杰（1988-），男，山东威海人，本科，助理工程师，研究方向：氧化铝工艺。